(57)【要約】【課題】継ぎ目なし一体化した金属製絞り管とその製造法を提供する。【解決手段】本発明による金属製絞り管は、複数の絞り加工により縮管部と拡管部および未加工の原管部がテーパー部を介して継ぎ目なしで連続一体成形され、一端から他端部にかけて順次、縮管部、テーパー部、原管部、テーパー部、縮幹部、テーパー部、拡管部から構成されることを特徴とする。また、本発明による金属製絞り管の製造法は、通孔の内周面に１個以上の溝を有するダイスを回転させ圧力をかけて原管に押し込んで縮管を行ない、外周面に１個以上の平坦部を有するボスを回転させ圧力をかけて原管に押し込んで拡管を行なうことを特徴とする。【選択図】図１
2006218517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅管又は真鍮管からなる金属管であって、複数の絞り加工により縮管部と拡管部および未加工の原管部がテーパー部を介して継ぎ目なしで連続一体成形され、一端から他端部にかけて順次、縮管部、テーパー部、原管部、テーパー部、縮管部、テーパー部、拡管部から構成されたことを特徴とする金属製絞り管。
【請求項２】
金属管にテーパー部を介して縮管部または拡管部を成形する成形法であって、
中央に設けられた通孔の内周面に溝が形成された縮管用のダイスと、外周面にＲ部と平坦部が形成された拡管用のボスとが備えられ、
縮管を行なう場合は、成形して得られる管の内径に合わせた心棒を前記ダイスの通孔または原管の中に挿入して装着するとともに、前記金属原管を据付台に固定しておき、回転する前記ダイスを下降させ、圧力をかけながら前記金属原管の上部先端に押し当てて、前記金属原管を前記通孔に通して縮管し、
拡管を行なう場合は、前記金属原管を据付台に固定しておき、回転する前記ボスを下降させ、圧力をかけながら前記金属原管の上部先端に押し当てて、前記金属原管に前記ボスを押し込んで拡管することを特徴とする金属製絞り管の製造法。
【請求項３】
前記ダイスは、原管の外径より大きい一端の開口部と、縮径後の管外径に等しい内径を有する他端の開口部を有し、前記開口部間を結んで漏斗状のテーパー部と内径が一定のストレート部からなる通孔が形成され、前記溝は、所定の幅を有し、１個以上が、前記テーパー部および／または前記ストレート部の内周面に、軸方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項２に記載の金属製絞り管の製造法。
【請求項４】
前記ボスは、先端に原管の内径より小さな外径を有する円筒状の突起部と、前記突起部に続く円錐部と、拡管後の管の内径に等しい円筒状の本体部とを有し、前記Ｒ部は拡管したい内径より大きな半径を有し、前記平坦部は所定の幅で１個以上が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の金属製絞り管の製造法。
【請求項５】
請求項２に記載の製造法によって、拡管加工または縮管加工が施されたことを特徴とする金属製絞り管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製絞り管およびその製造法に係り、より詳しくは、内周面に溝を設けたダイス、または外周面に拡管したい内径より大きな半径を有するＲ部と平坦部を設けたボスを、回転させながら原管に押し込むことによって、縮管または拡管加工した銅管又は真鍮管ならびにその製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の空調機や冷蔵庫などは、フロン規制により高圧の炭酸ガスを使用する傾向にある。例えば、冷媒に二酸化炭素（ＣＯ２）を使用したエコキュートと呼ばれるヒートポンプ給湯器は、空気用の熱交換器で大気熱を集め、冷媒に伝え、これをコンプレッサで圧縮し、さらに高温とし、高温となった冷媒の熱を水加熱用の熱交換器で水に伝え、熱を失った冷媒を再び、空気用の熱交換器に送るシステムである。二酸化炭素は圧縮しても液体にはならず気体のままで、そのため、効率の良い熱交換が可能である。これにより、水を約９０℃に沸かすことができる。このような給湯器のコンプレッサでの圧力は、例えば、８ＭＰａ〜１５ＭＰａと高圧になっている。なお、水道水の圧力０．７ＭＰａに比較しても大きい圧力である。
【０００３】
地球温暖化防止でも期待されるヒートポンプ型の温水器や給湯器では、このように、液体ではなく高圧の気体を扱うため、継ぎ目がない細径の配管部品が求められている。また、機器の普及には、低コスト化が必須である。本発明は、その一環として、ヒートポンプ型の温水器や給湯器あるいはクーラーなど、高圧冷媒を扱う配管部品の継ぎ目なし一体化と加工費低減を狙ったものである。
【０００４】
従来の冷蔵庫や空調機器などに使用される冷媒用高圧銅管は、比較的径の大きい銅管又はアルミ管で、太さの異なる管の接合は、一方の管の一端を絞って接合するため接合の工程を必要としていた。（特許文献１参照）なお、熱交換器の熱効率を向上させるため、熱交換器側の管の外径は、例えば、９．５ｍｍから７．０ｍｍ、さらには６．３ｍｍと細くなる傾向にある。これは、一般に、管の外径が細くなれば、肉厚が薄くなっても高圧に耐えることができるからである。同じ高圧でも、管の外径が太いなら肉厚は厚くする必要がある。従って、コンプレッサ側の管から、熱交換器側の管に結合する場合には、管の外径を絞って接続する必要がある。本技術は、これを結合なしに行なえるようにするものである。
【０００５】
図６は、従来の銅管部品の接合部を示す。銅管４０の端部を縮管して小径にし、その端部に小径の銅管６０を挿入してろう付けしていた。そのため、耐圧試験他により接合部のピンホールによるリークやスローリークがないかを厳密に調べる必要があった。従って、できるだけ継ぎ目のない部品で構成し、継ぎ目による管の連結部を少なくすることが望まれる。
【０００６】
図７は、従来のやり方で、管の外径が１２．７ｍｍ（内径が１１．１ｍｍ）のものを外径が５．５ｍｍ（内径が３．１ｍｍ）のものに縮管する工程図である。従来のやり方とは、図９に示すように、縮管用のダイス５を原管１の一端に圧力をかけて押し付け変形させる方法である。この場合、図７に示すように、管の外径を１２．７ｍｍ→９．７ｍｍ→８．２ｍｍ→６．３ｍｍ→５．５ｍｍにする工程と、管の内径を３．１ｍｍにする計５つの工程を要する。すなわち、ダイスを変えながら段階を追って外径を小さくし、５．５ｍｍまで細くし、最後に狭くなった内径を３．１ｍｍに広げる工程を設けている。なお、一回の工程で済まそうと大きな力をかけると管が座屈してしまう。
【０００７】
図８は、従来のやり方で、管の外径が１２．７ｍｍ（内径が１１．１ｍｍ）のものを、内径が２０ｍｍのものに拡管する工程図である。従来のやり方とは、図１０に示すように、拡管用のボス１１を原管１に圧力をかけて押し付け変形させる方法である。この場合、図８に示すように、内径が１１．１ｍｍ→１２．７ｍｍ→１５．０ｍｍ→１７．０ｍｍ→焼鈍→２０．０ｍｍと、ひずみを取り焼鈍工程を含めて５つの工程を要する。途中、焼鈍しないと管にやわらかさがなく割れるおそれがあるからである。以上のように、管の連結のための縮管や拡管は、工数がかかるので、縮管や拡管が必要になった場合でも、より少ない工程で加工できることが望まれている。
【特許文献１】特開２００１−１３３１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、熱交換器における金属製絞り管を継ぎ目なしで一体化するとともに、少ない工程で縮管と拡管のできる金属製絞り管の製造法を提供することにある。より少ない工程とは、従来、縮管や拡管で５工程がかかっていたものを１工程でできるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による金属製絞り管は、銅管又は真鍮管からなる金属管であって、複数の絞り加工により縮管部と拡管部および未加工の原管部がテーパー部を介して継ぎ目なしで連続一体成形され、一端から他端部にかけて順次、縮管部、テーパー部、原管部、テーパー部、縮管部、テーパー部、拡管部から構成されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明による金属製絞り管の製造法は、金属管にテーパー部を介して縮管部または拡管部を成形する成形法であって、中央に設けられた通孔の内周面に１個以上の溝が形成された縮管用のダイスと、外周面にＲ部と平坦部が形成された拡管用のボスとが備えられ、縮管を行なう場合は、成形して得られる管の内径に合わせた心棒を前記ダイスの通孔または原管の中に挿入して装着するとともに、前記金属原管を据付台に固定しておき、回転する前記ダイスを下降させ、圧力をかけながら前記金属原管の上部先端に押し当てて、前記金属原管を前記絞り孔に通して縮管し、拡管を行なう場合は、前記金属原管を据付台に固定しておき、回転する前記ボスを下降させ、圧力をかけながら前記金属原管の上部先端に押し当てて、前記金属原管に前記ボスを押し込んで拡管することを特徴とする。
【００１１】
前記ダイスは、原管の外径より大きい一端の開口部と、縮径後の管外径に等しい内径を有する他端の開口部を有し、前記開口部間を結んで漏斗状のテーパー部と内径が一定のストレート部からなる通孔が形成され、前記溝は、所定の幅を有し、１個以上が、前記テーパー部および／または前記ストレート部の内周面に、軸方向に沿って形成されていることが好ましい。
【００１２】
前記ボスは、先端に原管の内径より小さな外径を有する円筒状の突起部と、前記突起部に続く円錐部と、拡管後の管の内径に等しい円筒状の本体部とを有し、前記Ｒ部は拡管したい内径より大きな半径を有し、前記平坦部は所定の幅で１個以上が形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明による金属製絞り管は、請求項２に記載の製造法によって、拡管加工または縮管加工が施されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１によれば、本発明による金属製絞り管は、継ぎ目なしの一体成形管であるから、この部品の入口から出口までの間にピンホールは発生し冷媒が漏れるといったことを防止できる。また、部品としての耐圧テストも不要となる。さらに継ぎ目がないから、テーパー部を含めて内周がなだらかで流れに抵抗がない。
【００１５】
請求項２によれば、本発明による金属製絞り管の製造法は、縮管または拡管を行なう時、内周面に溝のあるダイス、または外周面にＲ部と平坦部を設けたボスを使用し、このダイスまたはボスを回転させて原管に押し付けるので、その押し付け力は、従来の１／１０で済む。そのため、設備を大掛かりにする必要がない。
【００１６】
また、ダイスまたはボスを変えながら段階的に加工する必要がなく、従来５工程かかっていた縮管や拡管の工程が１工程で行なえる。配管部品が２つの縮管と１つの拡管を行なう場合、１５工程が３工程で済む。すなわち、工程数の削減による製造コストの低減が図れる。
【００１７】
また、溝のあるダイス、Ｒ部や平坦部のあるボスを回転させて使用するので、縮管部または拡管部の肉厚をより薄くできる。これは、従来の圧力方式が上から下への縦方向の力のみで加工するのに対して、回転も加えた本加工方式は、横方向の加工も加えることができるからである。さらに、縮管時には、ダイスまたは原管に心棒を装着するから、心棒の外径で所望の内径に成形できる。
【００１８】
請求項３によれば、軸方向に沿って設けられたダイスの溝は、通孔の内周面に凹凸をつけたことになり、集中して原管を押し縮めるように作用するから、加工効率を格段に向上できる。また、従来の圧力方式での加工は、心棒がなく、心棒を入れると加工が不可となるので、縮管後の肉厚が必ず厚くなる。これに対してダイス回転させて使用すれば、心棒は回転しても回転しなくても加工でき、心棒によってより薄い肉厚に加工できる。
【００１９】
請求項４によれば、拡管したい内径より大きな半径を有するＲ部と平坦部は、ボスの外周面に凹凸をつけたことになり、集中して原管の内周を広げるように作用するから、加工効率を格段に向上できる。また、より薄い肉厚にできる。
【００２０】
請求項５によれば、請求項２の製造法による縮管または拡管の加工を行なった金属絞り管は、製造工程が短いので量産品に適する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら金属製絞り管とその製造法について説明する。
【実施例】
【００２２】
図１は、本発明による金属製絞り管の断面図である。本発明による金属製絞り管１００は、銅管製で、複数の絞り加工により、縮管部と拡管部および未加工の原管部がテーパー部を介して継ぎ目なしで連続一体成形され、一端から他端部にかけて順次、縮管部２０、テーパー部２１、原管部２２、テーパー部２３、縮管部２４、テーパー部２５、拡管部２６から構成される。本実施例は、全長１７５ｍｍで、第１の縮管部２０がテーパー部２１を含めて５５ｍｍ、これに続く原管部２２が２０ｍｍで、その内部にフィルタ１７を内蔵している。第２の縮管部２４がテーパー部２３を含めて９０ｍｍである。これに続く拡管部２６がテーパー部２５を含めて１０ｍｍからなっている。フィルタ１７はあらかじめ原管部に挿入した後、その前後を縮管して縮管、拡管部を一体成形する。
【００２３】
第１の縮管部２０は、外径が９．５ｍｍ、内径が６．１ｍｍ、肉厚が１．７ｍｍである。原管部２２は、外径が１２．７ｍｍ、内径が８．１ｍｍ、肉厚が２．３ｍｍである。第２の縮管部２４は、外径が６．３ｍｍ、内径が３．９ｍｍ、肉厚が１．２ｍｍである。拡管部２６は、外径が８ｍｍ、内径が６ｍｍ、肉厚が１ｍｍである。なお、このような寸法は一実施例でこれに限られるものではない。
【００２４】
図２は、本発明による金属製絞り管の製造法のうち、縮管加工法を示す構成図である。原管１を垂直に据付台１６に左右から圧力をかけて固定する。ダイス５は、スピンドル３に設けられた固定治具４に取り付ける。次にダイス５を回転させながら下降させる。さらに矢印に示す方向に圧力をかけてダイス５を原管１に押し込む。ダイス５の通孔１８に、縮径後の管の内径に等しい外径を有する心棒２を配置する。心棒２は、原管１の中に装着しても良い。
【００２５】
図３にダイスの構造を示す。（ａ）がダイス５の平面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。ダイス５は環状で中央に通孔１８を有し、超硬合金製である。開口部７と開口部８を結んで漏斗状のテーパー部２８と内径が一定のストレート部２９からなる通孔１８が形成される。開口部７の通孔の内径は、原管１の外径より大きく、開口部８の通孔の内径は縮径後の管外径に等しくされる。内周部６は鏡面仕上げで、漏斗状に形成している。また、通孔１８の内周面にはダイス５の軸２７に沿って延び、軸２７を中心に１８０度の間隔を持った、所定の幅を有する２本の溝９が設けられている。溝９は、１本でもよい。また、４〜６本設けてもよい。溝９は、縮管加工時、原管１の外周部をつかんで、集中的に押し縮めるように作用する。
【００２６】
超硬合金は炭化タングステンのセラミック粉末をコバルトやニッケルをバインダーにして焼き固めたものである。融点が約３０００度と高く高温に強い。また、硬さがＨＲＡで８０から９４と硬く、強度も２Ｇｐａ以上と大きい。ヤング率は鉄の約３倍である。つまり熱に強く磨耗しないので常温での加工ができる。冷却設備も必要ない。熱により銅管が変色、酸化してもよければ、ダイスを鋼で製作してもよい。
【００２７】
縮管加工は、ダイス５を原管１の外径より大きい端部７を下向きにして固定治具１０に取り付け、回転させながら下降させ、次にダイス５を原管１に接触させ、同時に下方に圧力をかけ縮径加工を行なう。縮径部の長さが所定の長さになった時点で加工を終了し、ダイス５及びスピンドル３を引き上げて加工済みの銅管部から引き抜く。原管１を固定している据付台１６を緩めた後、加工済みの銅管を取り外す。
【００２８】
本実施例では、金属製絞り管１００の第１の縮管部２０を形成する時のダイス５は、端部７の通孔の内径が１２．７ｍｍ、端部８の通孔の内径が９．５ｍｍのものを使用した。また、心棒２の外径は、６．１ｍｍである。ダイス５は端部７を下向きにして固定治具４に固定する。ダイス５の回転数は約１５００ｒｐｍとした。回転しながら５００ｋｇの圧力をかけて縮管加工を行なう。同様に、第２の縮管部２４を形成する時のダイス５は、端部７の通孔の内径が１２．７ｍｍ、端部８の通孔の内径が６．３ｍｍのものを使用した。また、その時、心棒２の外径は、３．９ｍｍのものを使用した。このような加工条件では、原管１の材質は銅または真鍮が好ましく、アルミでは剥離が発生して好ましくない。なお、回転数は、金属管の形状やその用途によっても異なり、１５００ｒｐｍに限定されるものではない。
【００２９】
図４は、本発明による金属製絞り管の製造法のうち、拡管加工法を示す構成図である。原管１を垂直に据付台１６に左右から圧力をかけて固定する。ボス１１は、スピンドル３に設けられた固定治具１０に取り付ける。次にボス１１を回転させながら下降させる。さらに矢印に示す方向に圧力をかけて、ボス１１を原管１に押し込む。
【００３０】
図５にボスの構造を示す。（ａ）がボス１１の正面図で、（ｂ）は下面図である。ボス１１は、突起部１２、これに続く円錐部１３、さらに本体部１４からなり、超硬合金製である。ボス１１の外径は拡管後のパイプ内径に等しく形成される。突起部１２の外径は原管１の内径以下である。ボス１１の表面は鏡面仕上げされる。また、ボスの外周面には、円錐部１３と本体部１４の両方に、軸３０に沿って４個の平坦部１５を設けている。平坦部１５に続くＲ部３１は、拡管したい内径より大きな半径を有する。なお、平坦部１５は１個でもよい。平坦部１５を設けると、図５（ｂ）に示すように、その外周面は、軸方向から見て角形に近い形状となるので、これが回転した場合、角の部分で原管の内周を集中的に押し広げるように作用する。
【００３１】
拡管加工は、ボス１１を固定治具１０に固定し回転しながら下降させ、次にボス１１を原管１に接触させ、さらに下方に圧力をかけ縮径加工を行なう。拡管部の長さが所定の長さになった時点で終了し、ボス１１及びスピンドル３を引き上げる。原管１を固定している据付台１６を緩めた後、加工済みの銅管を取り外す。
【００３２】
本実施例では、金属製絞り管１００において、外径が６．３ｍｍ、内径が３．９ｍｍの第２縮管部２４を拡管加工した。拡管部２６は、外径が８ｍｍ、内径が６ｍｍである。すなわち、管の内径を３．９ｍｍから６ｍｍに拡管した。加工に使用したボス１１の本体部１４の外径寸法は、従って６ｍｍのものを使用した。焼鈍工程なしで、１回の加工で拡管できる。ボス１１の回転数は約１５００ｒｐｍとした。回転しながら５００ｋｇの圧力をかけて拡管加工を行なう。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、継ぎ目なしの金属製絞り管を提供するもので、熱交換器に限らず、高圧の配管部には広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による金属製絞り管の断面図である。
【図２】本発明による縮管加工法を示す構成図である。
【図３】本発明による縮管加工用のダイスの構造図である。（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明による拡管加工法を示す構成図である。
【図５】本発明による拡管加工用のボスの構造図である。（ａ）が正面図、（ｂ）が下面図である。
【図６】従来の銅管部品の接合部を示す図である。
【図７】従来の縮管の工程図である。
【図８】従来の拡管の工程図である。
【図９】従来のダイスを使用した縮管の加工方法を示す図である。
【図１０】従来のボスを使用した拡管の加工方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    原管
２    心棒
３    スピンドル
４    固定治具
５    ダイス
６    内周部
７、８    開口部
９    溝
１０    固定治具
１１    ボス
１２    突起部
１３    円錐部
１４    本体部
１５    平坦部
１６    据付台
１７    金属フィルタ
１８    通孔
１９    金属製絞り管の軸
２０    第１の縮管部
２１    テーパー部
２２    原管部
２３    テーパー部
２４    第２の縮管部
２５    テーパー部
２６    拡管部
２７    ダイスの軸
２８    ダイス通孔のテーパー部
２９    ダイス通孔のストレート部
３０    ボスの軸
３１    Ｒ部
４０、６０    銅管
１００    金属製絞り管
【図１】
2006218517.tif 000003
【図２】
2006218517.tif 000004
【図３】
2006218517.tif 000005
【図４】
2006218517.tif 000006
【図５】
2006218517.tif 000007
【図６】
2006218517.tif 000008
【図７】
2006218517.tif 000009
【図８】
2006218517.tif 000010
【図９】
2006218517.tif 000011
【図１０】
2006218517.tif 000012